河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技創(chuàng)新三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究

田志強(qiáng), 薛 臣, 謝雙文, 溫 建, 雷麗娟

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 科學(xué)技術(shù)處, 鄭州 4500046; 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 信息與管理科學(xué)學(xué)院, 鄭州 4500046)

隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快,如何讓經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速和高質(zhì)量發(fā)展成為中國關(guān)注的焦點(diǎn)。黨的十九屆六中全會通過的《中共中央關(guān)于黨的百年奮斗重大成就和歷史經(jīng)驗的決議》(以下簡稱《決議》)中強(qiáng)調(diào)必須實現(xiàn)創(chuàng)新成為第一動力、協(xié)調(diào)成為內(nèi)生特點(diǎn)、綠色成為普遍形態(tài)等要求,最終推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展歷史、實踐和理論的統(tǒng)一,是開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程、實現(xiàn)第二個百年奮斗目標(biāo)的根本路徑。生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟(jì)發(fā)展-科技創(chuàng)新系統(tǒng)中三者存在相互促進(jìn)、相互制約的關(guān)系,科技創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動力,也是保護(hù)環(huán)境的重要手段,但科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也會對生態(tài)環(huán)境造成一定程度的破壞,反過來,生態(tài)環(huán)境對科技、經(jīng)濟(jì)和人類社會造成影響。鑒于生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新對社會發(fā)展的影響,已有學(xué)者展開相關(guān)研究。蔣文莉等[1]研究了珠江三角2008—2018年生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟(jì)發(fā)展-科技創(chuàng)新系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)特征,發(fā)現(xiàn)各城市突破失調(diào)狀態(tài)的瓶頸不同。彭朝霞和吳玉鋒[2]研究了我國2014年生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟(jì)發(fā)展-科技創(chuàng)新三系統(tǒng)關(guān)系,認(rèn)為經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)效益與科技成果轉(zhuǎn)化水平是影響耦合協(xié)調(diào)度的突出因素。譚建偉和王宇[3]研究了2011—2018年重慶市生態(tài)文明、科技創(chuàng)新與區(qū)域經(jīng)濟(jì)三系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系,發(fā)現(xiàn)整體耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平在2011—2018年呈向上的趨勢,兩系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平與三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢基本一致,但穩(wěn)定性略低于三系統(tǒng)。段新等[4]對中國2002—2016年區(qū)域生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新水平分析,發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新總體上不斷發(fā)展并呈階段性特征。也有學(xué)者對三系統(tǒng)中的其中兩個系統(tǒng)進(jìn)行了研究。對于科技與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)科技與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度逐年上升,科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長的協(xié)同發(fā)展對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出具有重要的推動作用[5-7]。對于科技與環(huán)境系統(tǒng),部分學(xué)者認(rèn)為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人類經(jīng)濟(jì)社會和生態(tài)環(huán)境等具有巨大影響,而科技創(chuàng)新是當(dāng)前突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的動力源泉,良好的區(qū)域科技創(chuàng)新有利于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的治理和優(yōu)化,反過來,良好的區(qū)域生態(tài)環(huán)境也會促進(jìn)科技創(chuàng)新的生態(tài)化轉(zhuǎn)型,兩者之間相互聯(lián)系、互為影響、耦合互動,共同促進(jìn)區(qū)域朝著高質(zhì)量生產(chǎn)、生活、生態(tài)化轉(zhuǎn)變[8-10]。對于環(huán)境與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),張憶君和馬駿[11]發(fā)現(xiàn)2004年以后蘇北還處在以犧牲環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)發(fā)展的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長模式中,但并非經(jīng)濟(jì)發(fā)展就會破壞生態(tài)環(huán)境,何紅和王淑新[12]通過研究區(qū)域中心城市旅游-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)關(guān)系,認(rèn)為通過發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)可以促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。河南是一個地大物博、資源富足、環(huán)境優(yōu)美、有巨大發(fā)展?jié)摿Φ拇笫?通過統(tǒng)籌協(xié)調(diào)河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的資源分配和加快相關(guān)政策出臺等措施,讓生態(tài)環(huán)境-經(jīng)濟(jì)發(fā)展-科技創(chuàng)新系統(tǒng)中三者形成協(xié)調(diào)互助、共同發(fā)展的局面,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速和高質(zhì)量發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高的目標(biāo)。因此,在借鑒前人已有研究的基礎(chǔ)上運(yùn)用熵值法和耦合協(xié)調(diào)度模型對2004—2020年河南省和另30個省份(因數(shù)據(jù)缺失,未包括港澳臺地區(qū))的生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三者之間的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析,最終得出結(jié)論并提出建議。

1 生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新的耦合協(xié)調(diào)模型構(gòu)建

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于《河南統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》和相關(guān)網(wǎng)站(表1)。

表1 2004—2020年31個省份三系統(tǒng)評價指標(biāo)

1.2 確定指標(biāo)權(quán)重

因為熵權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法,利用歸一化方法對指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后,根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來客觀確定權(quán)重,避免了人的主觀因素干擾,能深刻反映指標(biāo)的區(qū)分能力,很好地確定了權(quán)重。記aij(i=1,2,L,m;j=1,2,L,n)為第j項指標(biāo)的第i個數(shù)據(jù)。具體步驟如下。

1)利用歸一化方法對指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理[13],有

正向指標(biāo):

(1)

逆向指標(biāo):

(2)

2)第j項指標(biāo)的熵值為

(3)

3)第j項指標(biāo)的權(quán)重為

(4)

式中:gj=1-ej,表示第j項指標(biāo)的差異系數(shù)。

1.3 計算各系統(tǒng)綜合評價得分(發(fā)展指數(shù))

設(shè)U1、U2和U3分別表示生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新系統(tǒng)的綜合評價得分,則

(5)

式中:a′ij為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)值,wj為各指標(biāo)的權(quán)重。

1.4 耦合度函數(shù)

把生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新三系統(tǒng)之間的耦合度記為C,計算公式為

C∈[0,1]

(6)

耦合度函數(shù)反映了系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度,即耦合水平。耦合度函數(shù)值越大,表明系統(tǒng)間的耦合水平越高;耦合度函數(shù)值越小,表明系統(tǒng)間耦合水平越低。

1.5 耦合協(xié)調(diào)度模型

由于耦合度函數(shù)只能反映系統(tǒng)間的相互作用程度,不能反映系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。為了得到系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平,構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型為

(7)

式中:D為耦合協(xié)調(diào)度;T為生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù);a、b、c為待定系數(shù)且滿足a+b+c=1,考慮生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三系統(tǒng)同等重要,這里取a=b=c=1/3。D大小與三系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)程度成正比。根據(jù)耦合協(xié)調(diào)度值的大小,將耦合協(xié)調(diào)度等級劃分如表2所示。

2 河南省歷年生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、科技創(chuàng)新耦合發(fā)展實證分析

利用式(5)和式(7)得到的計算結(jié)果如表3所示。為了更加直觀地看出和分析三系統(tǒng)綜合發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r,利用表3數(shù)據(jù)畫出圖1。

圖1 河南省2004—2020年三系統(tǒng)綜合發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r

表3 河南省2004—2020年三系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)和協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)

2.1 河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)分析

由表3可知,2004—2020年河南省生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)從0.356 1上升到0.637 9,經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)從0.332 3上升到0.732 3,科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)從0.1上升到1。由圖1可知,生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)發(fā)展過程有上升有下降,從2017年之后一直到2020年生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)一直在下降,是三系統(tǒng)中發(fā)展最不穩(wěn)定的,2004—2020年生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)平均增長率為4.72%,發(fā)展趨勢大致呈“峰谷型”;經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展指數(shù)發(fā)展過程中只有2008年、2009年和2020年有所下降,其余年份均在上升,總體發(fā)展呈上升趨勢,年平均增長率為5.31%;科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)年年上升,年平均增長率遠(yuǎn)超生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,達(dá)到了15.63%?？傮w上看,三系統(tǒng)都得到了較好的發(fā)展,其中科技創(chuàng)新的發(fā)展最為突出,經(jīng)濟(jì)次之,然后是生態(tài)環(huán)境。

2.2 河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)分析

由表3可知,2004—2020年河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)從0.447 4上升到0.880 1,年平均增長率為3.93%,協(xié)調(diào)程度從瀕臨失調(diào)發(fā)展到良好協(xié)調(diào),一共跨越了4個協(xié)調(diào)等級,除了2019年和2020年有所下降,其余年份都在上升,三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度總體上呈上升趨勢。其中2004—2006年、2009—2012年、2014—2015年、2017—2019年這些年間生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)都是處于下降的狀態(tài),經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)處于上升狀態(tài);2007—2009年經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)不斷下降,其余系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)上升,說明雖然有些年份系統(tǒng)發(fā)展情況不一,但這并不影響三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)的上升。由圖1還可以看出三系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)曲線在2018—2019年交匯之后就開始向外分散,只有科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)上升,結(jié)果導(dǎo)致2019—2020年即便科技創(chuàng)新水平得到了較大的提升,但隨著生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展水平的下降,三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度也有所下降。

3 31個省份三系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的差異分析

利用式(5)和式(7)獲取的計算結(jié)果(表4),畫出圖2,然后將31個省份三系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)和耦合協(xié)調(diào)度按照經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展指數(shù)降序排序得到圖3。

圖2 中國31省份2020年三系統(tǒng)綜合發(fā)展和協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r

圖3 按照經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合指數(shù)降序排序情況

表4 中國31省份2020年三系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)和協(xié)調(diào)發(fā)展指數(shù)

3.1 31個省份三系統(tǒng)綜合發(fā)展的差異分析

由表4和圖2可知,2020年生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)位列前三的分別是西藏、內(nèi)蒙古和云南;經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)位列前三的省份分別是廣東、江蘇和上海;科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)位列前三的省份分別是廣東、北京和江蘇。由圖3可知,科技創(chuàng)新、耦合協(xié)調(diào)度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的走勢大致都為向下的趨勢,生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)一直在0.3上下波動。事實上,將31個省份數(shù)據(jù)分別以經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新為關(guān)鍵詞降序排序(限于篇幅原因,這里不再將圖畫出),發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技創(chuàng)新和三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度曲線走勢都大致保持一致,唯有生態(tài)環(huán)境波動起伏。對于河南省,除了生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)處于中等偏下的較低水平,其經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)和科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)都處于中等偏上的較高水平。

3.2 中國31個省份三系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的差異分析

由表4可知,2020年三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度值位列前三的省份分別是廣東、江蘇和浙江;河南位列11,在中國31個省份中處于較高位次,但也只是達(dá)到了勉強(qiáng)協(xié)調(diào)。由圖3可知,三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度值較高的省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)和科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)也較高。相似地,河南省生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)很低,但其經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合發(fā)展指數(shù)和科技創(chuàng)新綜合發(fā)展指數(shù)較高,三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度值也很高,從而可以推斷出河南省2020年三系統(tǒng)較高的耦合協(xié)調(diào)度值主要受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新二者協(xié)調(diào)發(fā)展緊密的影響。通過與其他省份相比,河南省生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)比較落后,這將制約河南省未來三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展的提升。

4 結(jié)論與建議

利用熵值法和構(gòu)造的耦合協(xié)調(diào)度模型實證分析了河南省2004—2020年生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的綜合發(fā)展指數(shù)和三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度以及31個省份2020年生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新的綜合發(fā)展指數(shù)和三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。通過分析圖表數(shù)據(jù)得到了以下結(jié)論和建議。

4.1 結(jié)論

第一,2004—2020年河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三個系統(tǒng)都得到了一定程度的發(fā)展,三個系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度也在不斷提高,直到2020年,三個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展程度已經(jīng)達(dá)到了良好協(xié)調(diào)。

第二,相較于生態(tài)環(huán)境而言,2004—2020年河南省三個系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新聯(lián)系更為緊密,三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度發(fā)展受到生態(tài)環(huán)境建設(shè)落后的制約。

第三,2004—2020年河南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新水平穩(wěn)步上升,而生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平一直在波動,在2016年之后生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平一直下降,這直接影響了三系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度。

第四,與中國其他省份相比,河南省經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展都處于較高的水平,但生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平墊底。

總的來說,河南省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平無論與自身的科技創(chuàng)新發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相比還是與中國其他省份的生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平相比,都處于落后水平,這與河南省工作重心和政策導(dǎo)向等因素有關(guān)。因此,若2020年之后河南省生態(tài)環(huán)境發(fā)展水平不得到提升,即使經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新得到發(fā)展,三個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度很可能不會得到提升。生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計,“人與自然和諧共生”是當(dāng)今世界的主題,應(yīng)加大環(huán)境保護(hù)力度和投入,促進(jìn)三系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度提升。

4.2 建議

因為生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新有著緊密聯(lián)系,經(jīng)濟(jì)發(fā)展為科技創(chuàng)新和環(huán)境保護(hù)提供資金來源,科技創(chuàng)新助推經(jīng)濟(jì)發(fā)展并為環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支持,環(huán)境保護(hù)則是助推經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新引擎等。為促進(jìn)河南省生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新進(jìn)一步協(xié)調(diào)發(fā)展,有關(guān)部門應(yīng)出臺相關(guān)政策,加大環(huán)境治理的力度,堅持環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)同時發(fā)展,同時經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展也不能落后。堅持生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技創(chuàng)新三個系統(tǒng)同步發(fā)展,相互促進(jìn),早日實現(xiàn)三系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。